平乾线Ⅰ标铁塔组立主要受力工具分析

蒋经魁

广西电网有限责任公司 ，南宁 530023

摘要：本文主要根据平乾线Ⅰ标铁塔特点，以及计划采取的外来线和内拉线悬浮抱杆组塔施工方法，选取典型吊装塔段，对800截面抱杆配套的主要受力工器具进行受力计算，逐个进行分析和选取，在保证施工安全的前提下，提高施工效率。

(This paper mainly according to the characteristics of the tower in bid I of Pingqian transmission line, and the construction method of external line and internal stay wire suspension derrick group tower, the paper selects the typical lifting tower section, calculates the stress of the main supporting tools and instruments of 800 section holding pole, analyzes and selects them one by one, so as to improve the construction efficiency under the premise of ensuring the construction safety.)

关键词：铁塔组立、受力计算、配套工具

引言

750千伏兰州东-平凉-乾县输电线路全长442公里，途经甘肃、宁夏、陕西省（自治区）14个县市，是西北水、火、风电打捆实施“西电东送”战略的主通道，对于加强陕西、甘肃电网之间联络，推进西北能源资源在全国范围优化配置具有重大意义。广西送变电建设有限责任公司承接了其中平乾Ⅰ标段线路建设，该标段处于甘肃省平凉市境内，于2007年4月开工建设，线路长26.725km，共新建双回路铁塔46基，铁塔重量约3573吨，平均塔重77.67吨/基。因该公司首次使用800截面抱杆组塔，为配置合理配套工具，需对工具进行受力计算分析。

一、铁塔塔型介绍

（一）塔型情况

本标段的铁塔大部分采用全方位高低腿接腿方式，直线塔有ZGU115、ZGU215、ZGU315、ZGU415四种类型，为三层横担鼓型塔，地线横担和上导线横担合为一个横担的干字型自立塔；耐张转角塔JGU1、JGU2、JGU3、DGU四种，及HJGU换拉塔均采用干字型自立铁塔。

（二）塔型特点分析

1.全部采用干字型铁塔，有单角钢、组合角钢型式；塔段较重、主材较长，起吊时应控制好起吊重量。且塔型塔身结构主材K接点位置无水平断面铁连接,易造成起吊时主材变形，起吊塔片时，必须对塔片采取加固措施。

2. 塔重（单基重量在60t ~160t），塔头高（全高在70m~97m）是本工程双回路塔的主要特点，组塔的工器具选用及方法，在满足施工安全前提下，还应充分考虑施工的效率，对靠近电力线施工应控制好拉线、晃绳等与带电体的距离。

3.铁塔导线横担较长（单侧长度在15m ~17m），特别是直线塔的上层横担不仅长而且重（总重4162kg~6824kg），其吊装是本工程组塔施工的最难点。

二、铁塔组立方法及主要索具受力计算

（一）组塔方法

根 据本工程的主要塔型结构特点及地形情况，计划采用内拉及外拉线悬浮抱杆分解组立铁塔，抱杆长度为32m，吊构件重量不超过40kN，起吊时采用走二走二滑车组或走二走三滑车组，构件起吊布置如图1、图2所示。

图中及公式中符号意义：

G—被吊构件的重力，kN；吊ZGU315第（10）段时G=40kN，吊ZGU415横担时G=35kN；

G₀—32m抱杆及其上附件总重量，全钢抱杆为24kN。

F—攀根绳的静张力，kN； β—被吊滑车组合力线与铅垂线间的夹角，（°）；

ω—攀根绳对地夹角，（°），吊ZGU315第（10）段时ω=45°，吊ZGU415横担时ω=50°；

δ—抱杆向被吊构件侧倾斜的倾斜角，（°），抱杆竖直时δ=0；

T—起吊滑车组的合力，kN； γ—受力侧拉线合力线与抱杆轴线间的夹角，（°）；

T₀—牵引绳的静张力，kN； S₁—抱杆倾斜角δ侧单根承托绳的静张力，kN；

N—抱杆的轴向压力，kN； —承托绳合力线与铅垂线间的夹角，（°）；

P—受力侧单根拉线的受力，kN； L—为抱杆长度，m，按最长32m计算；

α—单根拉线对地夹角的夹角，（°）； S_h

—抱杆倾斜角δ侧两承托绳的合力，kN；

P_h—受力侧拉线的合力，kN； η—单根承托绳与合力线间的夹角，（°）；

n—起吊滑车组的承力绳数量； θ—拉线与相邻拉线合力线间的夹角，（°）。

α₁—外拉线合力线对地夹角，（°）； L₁—为抱杆露出已组塔段的长度，m，取L₁=20 m；

L₁′^′—为抱杆倾斜B/3时露出已组塔段的垂直高度，m；

B—已组塔段上端的塔身宽度，m，吊ZGU315第（10）段时B =12m；

X—已组塔段上端至被吊构件间的水平距离，m，限制x=0.5 m；

K—钢丝绳安全系数，攀根绳、拉线取3.0,承托绳取4.0，起吊绳取4.5；

K₀—钢丝绳破断力换算系数，取0.85；

K₁—动荷系数，攀根绳、拉线、起吊绳及承托绳取1.2；

K₂—不均衡系数，攀根绳、拉线、起吊绳及承托绳取1.2。

（二）主要受力工具分析

选取内、外拉线悬浮抱杆分解组塔时吊装ZGU315塔第（10）段塔身，及外拉线组塔方法时吊装ZGU415塔上导线横担施工进行受力计算。

从图1、图2及以往的施工计算统计分析出，内拉线悬浮抱杆分解组塔的主要索具受力要比外拉线悬浮抱杆分解组塔的大，抱杆竖直起吊时的主要索具受力也比抱杆倾斜起吊时的大。因此，主要索具受力计算及选择按抱杆竖直状态时的内拉线悬浮抱杆分解组塔方法进行。外拉线计算及选择按抱杆竖直状态时的外拉线悬浮抱杆分解组塔方法进行，以其中的最大值作为索具选择的依据。

1、攀根绳的静张力计算及选择

①吊装ZGU315塔第（10）段时，计算得：

设 =45°，则：

②吊ZGU415塔上导线横担时，铁塔半根开考虑9.0m，塔高考虑60m，计算得：

设 =50°，则：

2、起吊绳、牵引绳受力计算及选择

①吊装ZGU315塔第（10）段时，计算得：

起吊时采用走二走二滑车组时，则n=4，不考虑起吊滑车组摩阻系数，牵引绳静张力为T₀：

②吊ZGU415塔上导线横担时，计算得：

起吊时采用走二走二滑车组时，则n=4，不考虑起吊滑车组摩阻系数，牵引绳静张力为T₀：

3、抱杆拉线受力计算及选择

①吊装ZGU315塔第（10）段

抱杆竖直时（ δ=0°）内拉线的受力计算：

抱杆竖直时（δ=0°、 ）外拉线的受力计算：

②吊ZGU415塔上导线横担

抱杆竖直时（δ=0°）内拉线的受力计算：L₁=12m，G=35×60%=21 kN

抱杆竖直时（δ=0°）外拉线的受力计算：

4、抱杆受力计算及选择

抱杆为竖直状态，牵引绳穿过抱杆顶上的边滑车沿铅垂线引至地面。

①内拉线吊装ZGU315塔第（10）段时，计算得：

②吊ZGU415塔上导线横担时，计算得：

内拉线时，γ=8.29°，计算得N=76（kN）。

外拉线时，γ=22.2°，计算得N=83.2（kN）。

5、承托绳受力计算及选择

①内拉线吊装ZGU315塔第（10）段的受力计算：

单根承托绳的静张力S₁：

当承托绳绑扎在铁塔上端节点处下方一位置，单根承托绳与抱杆的夹角约40°时，=30.5°，η=26.9°，计算得：S_h=94.6kN，S₁=52.9kN。

②外拉线吊ZGU415塔上导线横担的受力计算：

单根承托绳的静张力S₁：

根据上述计算结果，F最大值为27.2kN, T₀最大值为15.5kN,内拉线的P最大值为34.8kN,外拉线的P最大值为18.99kN,N最大值为139kN (小于抱杆容许轴向压力180 kN), S₁最大值为52.9kN。因此，由各最大计算值进行索具的选择，如下：

①攀根绳:

同时平行使用两根攀根绳，则每根攀根绳的静张力为：

攀根绳的破断力≥

根据攀根绳的破断力，选用规格为φ11.0钢丝绳（破断力74.5kN）。

②牵引绳:

牵引绳的破断力≥

根据起吊滑车组的合力和牵引绳的破断力，选用规格为φ13.0钢丝绳（破断力106.5kN），选择3t卸扣；滑车组选择5t二轮。

③内拉线:

内拉线的破断力≥

根据内拉线的破断力，选用规格为φ17.5钢丝绳（破断力189.5kN）；选择5t卸扣。

④外拉线:

拉线的破断力≥

根据外拉线的破断力，选用规格为φ13钢丝绳（破断力106.5kN）；选择3t卸扣。

⑤承托绳:

承托绳的破断力≥

根据承托绳的破断力，选用两根规格为φ17.5钢丝绳（破断力2×189.5kN=379kN）；选择6t卸扣及8t吊点滑车。

三、主要工具器的选择

根据铁塔横担宽、重特点，为保证施工安全及效率，经上述计算分析，主要工器具及工器具允许荷载选择见表1。

表1

主要工器具表

参考文献：

1.李庆林主编《架空送电线路施工手册》[M]，北京：中国电力出版社，2002；

2.《750kV架空送电线路铁塔组立施工工艺导则》（D/T 5342-2006）

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